FR2496894A1

FR2496894A1 - CIRCUIT FOR CONTROLLING AN ELECTROSTATIC ACCELEROMETER

Info

Publication number: FR2496894A1
Application number: FR8122081A
Authority: FR
Inventors: George Francis Schroeder; Edward Arthur Demers
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1981-11-25
Publication date: 1982-06-25
Also published as: GB2089991A; SE8107368L; IL64094A; NO814320L; SE447423B; US4353254A; IT1142144B; IT8125696A0; AU7689081A; DE3143180A1; FR2496894B1; AU544681B2; CA1158886A; GB2089991B; JPS57120862A

Abstract

A.CIRCUIT DE COMMANDE D'UN ACCELEROMETRE CAPACITIF ELECTROSTATIQUE. B.LES AMPLIFICATEURS DE SOMMATION A COURANT CONTINU DE L'ART ANTERIEUR SONT REMPLACES PAR UNE ALIMENTATION A COURANT CONTINU DE REFERENCE 92 EN COMBINAISON AVEC DES ELEMENTS QUI ASSURENT LA MEME FONCTION DE LINEARISATION QUE LES AMPLIFICATEURS DE SOMMATION DE L'ART ANTERIEUR. LA STABILITE DE CETTE ALIMENTATION A COURANT CONTINU DE REFERENCE 92 ET DES CIRCUITS ASSOCIES PERMET DE DIMINUER DE MANIERE REMARQUABLE LES ERREURS RENCONTREES DANS L'ART ANTERIEUR. C.APPLICATION: COMMANDE D'ACCELEROMETRES ELECTROSTATIQUES.A. CONTROL CIRCUIT OF AN ELECTROSTATIC CAPACITIVE ACCELEROMETER. B. THE PRIOR ART DIRECT CURRENT SUMMING AMPLIFIERS ARE REPLACED BY A REFERENCE 92 DIRECT CURRENT POWER SUPPLY IN COMBINATION WITH ELEMENTS WHICH PROVIDE THE SAME LINEARIZATION FUNCTION AS THE PRIOR ART SUMMATION AMPLIFIERS. THE STABILITY OF THIS REFERENCE 92 DC POWER SUPPLY AND ASSOCIATED CIRCUITS ALLOWS A REMARKABLE REDUCTION OF THE ERRORS ENCOUNTERED IN THE PRIOR ART. C. APPLICATION: ELECTROSTATIC ACCELEROMETERS CONTROL.

Description

La présente invention concerne les accéléromètres et a trait notam-The present invention relates to accelerometers and particularly relates to

ment à un circuit de commande d'un accéléromètre électrostatique. to a control circuit of an electrostatic accelerometer.

On trouve dans l'art antérieur une catégorie d'accéléromètres appe- In the prior art there is a class of accelerometers called

lés accéléromètres statiques. Le dispositif comprend essentiellement deux plaques fixes et une plaque mobile articulée disposée entre les plaques fixes. static accelerometers. The device essentially comprises two fixed plates and an articulated movable plate disposed between the fixed plates.

Lors d'une accélération, le couple global résultant des forces électrostati- During an acceleration, the overall torque resulting from the electrostatic forces

ques, nécessaire pour amener la plaque mobile en position nulle, peut être necessary to bring the movable plate to the zero position, may be

proportionnel à l'accélération subie par un véhicule sur lequel l'accéléro- proportional to the acceleration experienced by a vehicle on which the acceleration

mètre est monté. Le circuit de commande proposé par l'art antérieur comprend un certain nombre d'amplificateurs de sommation en combinaison avec d'autres composants électriques en vue de rendre linéaire le couple de l'accéléromètre, meter is mounted. The control circuit proposed by the prior art comprises a number of summing amplifiers in combination with other electrical components in order to make the pair of the accelerometer linear,

ce dernier étant un dispositif à caractéristiques quadratiques. Un inconvé- the latter being a device with quadratic characteristics. A disadvantage

nient majeur des systèmes de commande connus réside dans l'utilisation d'ampli- major concern of known control systems is the use of amplifiers

ficateurs de sommation qui ont une influence directe sur la précision de l'accéléromètre et constituent une source majeur d'erreurs. Ces amplificateurs étant des amplificateurs à courant continu, leurs polarisations et linéarités summation factors that have a direct influence on the accuracy of the accelerometer and are a major source of errors. These amplifiers are DC amplifiers, their polarizations and linearities

en fonction de la température et'de diverses conditions imposées par l'envi- depending on the temperature and various conditions imposed by the envi-

ronnement ont une influence directe sur leur précision. have a direct influence on their accuracy.

La présente invention apporte un perfectionnement aux circuits de The present invention provides an improvement to the circuits of

commande de l'art antérieur utilisés avec un accéléromètre électrostatique. control of the prior art used with an electrostatic accelerometer.

Les amplificateurs de sommation à courant continu sont remplacés par une ali- DC summation amplifiers are replaced by a

mentation de référence à courant continu en combinaison avec des éléments de circuit qui assurent la même fonction de linéarisation que les amplificateurs de sommation perturbateurs. La stabilité de l'alimentation de référence à DC reference mentoring in combination with circuit elements that provide the same linearization function as the disturbing summing amplifiers. The stability of the reference diet at

courant continu et des circuits associés permettent de réduire de manière mar- direct current and associated circuits can be used to reduce

quée les erreurs rencontrées précédemment. errors encountered previously.

Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma synoptique d'un circuit de commande de An embodiment of the present invention is hereinafter described by way of example with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a block diagram of a control circuit of

l'art antérieur utilisé conjointement à un accéléromètre électro- the prior art used in conjunction with an electronic accelerometer

statique;static;

- la figure 2 est un premier mode de réalisation de la présente in- FIG. 2 is a first embodiment of the present invention.

vention visant à perfectionner le circuit connu représenté sur la figure 1 invention to perfect the known circuit shown in FIG.

- la figure 2A est un second mode de réalisation de la présente in- FIG. 2A is a second embodiment of the present invention.

- la figure 2 est un troisième mode de réalisation de la présente in- FIG. 2 is a third embodiment of the present invention.

vention visant à perfectionner le circuit connu représenté sur la figure 1; - la figure 3 est un quatrième mode de réalisation de la présente invention visant à perfectionner le circuit connu représenté sur la figure 1; et - la figure 3A est un cinquième mode de réalisation de la présente invention visant à perfectionner le circuit connu représenté sur la invention to perfect the known circuit shown in Figure 1; FIG. 3 is a fourth embodiment of the present invention for improving the known circuit shown in FIG. 1; and FIG. 3A is a fifth embodiment of the present invention for improving the known circuit shown in FIG.

figure 1.figure 1.

En se référant aux figures et notamment à la figure 1, on voit que le dispositif connu comprend un accéléromètre électrostatique 10 et un circuit de commande associé. L'accéléromètre électrostatique 10 comprend deux plaques fixes 12 et 14, séparées par une plaque mobile 6 articulée sur un point 18. La plaque mobile 16 peut être considérée comme pendule mis électriquement à la masse en 20. En fonctionnement du dispositif, lorsque l'accéléromètre est monté sur un projectile ou véhicule, la plaque mobile 16 reste normalement à Referring to the figures and in particular to Figure 1, we see that the known device comprises an electrostatic accelerometer 10 and an associated control circuit. The electrostatic accelerometer 10 comprises two fixed plates 12 and 14, separated by a movable plate 6 articulated on a point 18. The movable plate 16 may be considered as pendulum electrically grounded 20. In operation of the device, when the accelerometer is mounted on a projectile or vehicle, the movable plate 16 normally remains

la même distance des plaques fixes 12, 14. Toutefois, en réponse à une accélé- the same distance from the fixed plates 12, 14. However, in response to an acceleration

ration, la plaque mobile 16 est soumise à un déplacement pivotante en direction d'une ou de l'autre des plaques fixes 12, 14. Le but du circuit de commande est de générer un signal sous forme de tension de rétablissement appliquée sur In this embodiment, the movable plate 16 is pivotally displaced towards one or the other of the fixed plates 12, 14. The purpose of the control circuit is to generate a signal in the form of a recovery voltage applied to

les plaques 12, 14, cette tension ayant pour effet de faire naître sur la pla- the plates 12, 14, this tension having the effect of giving birth on the

que mobile 16 des forces électrostatiques suffisamment élevées pour la ramener dans une position neutre. La mesure du signal donne une mesure proportionnelle that movable 16 sufficiently high electrostatic forces to bring it to a neutral position. Signal measurement gives a proportional measure

de l'accélération subie.the acceleration suffered.

L'accéléromètre 10 est essentiellement un dispositif à caractéristi- The accelerometer 10 is essentially a device with a characteristic

ques quadratiques. Le circuit de commande relié à l'accéléromètre 10 a pour quadratic problems. The control circuit connected to the accelerometer 10 has the

but de rendre linéaire le couple global nécessaire pour ramener la plaque mo- purpose of making the overall torque necessary to bring the

bile 16 dans une position neutre lorsqu'elle subit une accélération. L'accélé- bile 16 in a neutral position when it is accelerated. The accelerated

romètre et le circuit de commande représentés sur la figure 1 sont représen- and the control circuit shown in Figure 1 are

tatifs de l'art antérieur. Un signal de référence à courant alternatif est imprimé sur l'enroulement primaire 22 d'un transformateur 24. L'enroulement of the prior art. An AC reference signal is printed on the primary winding 22 of a transformer 24. The winding

secondaire 26 est relié aux plaques fixes 12, 14 de l'accéléromètre par l'in- secondary 26 is connected to the fixed plates 12, 14 of the accelerometer by means of

termédiaire de condensateurs de blocage 32 et 34 dont les points de jonction respectifs sont représentés en 28 et 30. Une prise centrale 38, établie sur l'enroulement secondaire 26 du transformateur 24, est reliée par l'entrée 36 d'un préamplificateur 37 par un conducteur 40. Un trajet est ainsi créé pour le courant alternatif, trajet qui part de la plaque fixe 12 et comprend le condensateur 32 et la partie supérieure de l'enroulement secondaire 26 du intermediate of blocking capacitors 32 and 34 whose respective junction points are represented at 28 and 30. A central socket 38, established on the secondary winding 26 of the transformer 24, is connected by the input 36 of a preamplifier 37 by a conductor 40. A path is thus created for the alternating current, which path starts from the fixed plate 12 and comprises the capacitor 32 and the upper part of the secondary winding 26 of the

transformateur. Un second trajet existe à partir de la plaque fixe 14 et com- transformer. A second path exists from the fixed plate 14 and com-

prenant le condensateur 34 et la partie inférieure de l'enroulement secondaire 26. Une perturbation de l'équilibre de capacité entre les plaques fixes 12, 14 et la plaque mobile 18 lors d'une accélération par exemple, donne naissance à un signal alternatif sur l'entrée du préamplificateur 37. Un démodulateur 42 est relié par une première entrée 44 à la sortie du préamplificateur 37 tandis qu'une seconde entrée 46 du démodulateur est reliée à la borne inférieure 48 taking the capacitor 34 and the lower part of the secondary winding 26. A disturbance of the capacity balance between the fixed plates 12, 14 and the movable plate 18 during an acceleration, for example, gives rise to an alternating signal on the input of the preamplifier 37. A demodulator 42 is connected by a first input 44 to the output of the preamplifier 37 while a second input 46 of the demodulator is connected to the lower terminal 48

de l'enroulement primaire 22 du transformateur. Le démodulateur 42 est un dé- of the primary winding 22 of the transformer. The demodulator 42 is a de-

modulateur classique sensible à la phase qui produit un signal continu positif ou négatif proportionnel à l'amplitude et à la phase du signal alternatif, par rapport à la référence à courant alternatif. Le signal continu est envoyé sur le conducteur 49 à un amplificateur d'intégration 50 qui produit un signal AV pouvant être mesuré sur la borne de sortie 52. Le reste du circuit de commande est destiné à ramener AV sur les plaques fixes 12 et 14 de l'accéléromètre, conventional phase-sensitive modulator that produces a positive or negative DC signal proportional to the amplitude and phase of the AC signal, relative to the AC reference. The continuous signal is sent on the conductor 49 to an integrating amplifier 50 which produces an AV signal which can be measured on the output terminal 52. The rest of the control circuit is intended to return AV to the fixed plates 12 and 14 of FIG. the accelerometer,

suivant une configuration sensiblement en boucle d'asservissement, dans la pro- in a substantially loop-controlled configuration, in the

portion nécessaire au rétablissement de l'accéléromètre déséquilibré 10 vers une position neutre. Ceci implique que les forces électrostatiques résultant des tensions apparaissant sur les plaques 12 et 14 doivent être suffisantes pour assurer ce rétablissement de l'accéléromètre. La valeur de AV sera rendue linéairement proportionnelle à un couple de rétablissement nécessaire pour assurer le rétablissement de l'accéléromètre dans une position neutre. Lorsque portion needed to restore the unbalanced accelerometer 10 to a neutral position. This implies that the electrostatic forces resulting from the voltages appearing on the plates 12 and 14 must be sufficient to ensure this restoration of the accelerometer. The value of AV will be made linearly proportional to a recovery torque needed to ensure the recovery of the accelerometer to a neutral position. When

AV égale zéro, l'accéléromètre ne subit aucune accélération. AV equals zero, the accelerometer does not undergo any acceleration.

La boucle de rétroaction comprend un conducteur 54 reliant la borne de sortie 52 à une première -entrée 55 de l'amplificateur de sommation 56. Ce conducteur assure également un signal sur le conducteur 68 relié à la première The feedback loop comprises a conductor 54 connecting the output terminal 52 to a first-input 55 of the summing amplifier 56. This conductor also provides a signal on the conductor 68 connected to the first

entrée 70 d'un amplificateur de sommation 73, par l'intermédiaire d'un inver- input 70 of a summing amplifier 73, via an invert-

seur 66. Une tension continue de référence est injectée dans le circuit sur la 66. A reference DC voltage is injected into the circuit on the

borne d'entrée 58. Cette tension continue de référence (V) est introduite si- input terminal 58. This reference DC voltage (V) is introduced if

multanément sur les secondes entrées 60 et 72 des amplificateurs 56 et 73. Les sorties des amplificateurs 56 et 73 apparaissent sur des conducteurs respectifs 62 et 74 qui mettent les signaux (V + MV) et (V - AV) en communication avec les plaques fixes respectives 12 et 14. Des résistances d'isolation 64 et 76 sont interposées respectivement entre les plaques fixes 12, 14 et les amplificateurs de sommation 56, 73. Ces résistances isolent les composants du pont par rapport à des facteurs d'impédancesindésirables produites par les composants situés à droite de l'accéléromètre 10. En outre, les résistances 64 et 76 isolent le simultaneously on the second inputs 60 and 72 of the amplifiers 56 and 73. The outputs of the amplifiers 56 and 73 appear on respective conductors 62 and 74 which put the signals (V + MV) and (V-AV) in communication with the fixed plates 12 and 14. Isolation resistors 64 and 76 are respectively interposed between the fixed plates 12, 14 and the summing amplifiers 56, 73. These resistors isolate the bridge components with respect to undesired impedance factors produced by the components located to the right of the accelerometer 10. In addition, the resistors 64 and 76 isolate the

pont par rapport à une capacité de dispersion. bridge with respect to a dispersal capacity.

La figure 1 représente, au niveau de l'accéléromètre 10, des expres- FIG. 1 represents, at the level of the accelerometer 10, expressions

sions de couples pour T1 et T2 qui sont respectivement les couples exercés couples for T1 and T2 who are respectively the couples exercised

vers le haut et vers le bas sur la plaque mobile 16 par suite de forces électro- up and down on the movable plate 16 as a result of electromechanical forces

statiques produites lors d'une accélération. Le couple global (TN) peut être exprimé approximativement comme suit: static produced during an acceleration. The overall torque (TN) can be expressed approximately as follows:

TN est égal à Tl - T2 = 4 k AvV.TN is equal to T1 - T2 = 4 k AvV.

Ainsi, on voit que le circuit de commande sur lequel l'accéléromètre est branché rend linéaire le couple global exercé sur la plaque mobile 16 Thus, it can be seen that the control circuit on which the accelerometer is connected makes linear the overall torque exerted on the movable plate 16

en fonction de Av.according to Av.

Bien que le circuit de commande représenté sur la figure 1 fonctionne souvent de manière satisfaisante, on a constaté que les amplificateurs 56, 73 et l'inverseur 66 peuvent diminuer la précision du circuit et constituent une Although the control circuit shown in FIG. 1 often functions satisfactorily, it has been found that the amplifiers 56, 73 and the inverter 66 can reduce the accuracy of the circuit and

source majeure d'erreurs. Cela est dû au fait que ces éléments sont des compo- major source of errors. This is due to the fact that these elements are

sants à-courant continu du genre amplificateurs et leurs polarisations et linéa- continuous-current amplifiers and their polarizations and linear

rités en fonction des conditions de température et d'autres conditions imposées as a function of temperature conditions and other imposed conditions

par l'environnement ont une influence directe sur la précision. by the environment have a direct influence on accuracy.

La figure 2-représente un perfectionnement apporté au circuit de com- FIG. 2 represents an improvement made to the communication circuit.

mande que l'on vient de décrire avec référence à la figure 1. Comme on le voit, as we have just described with reference to Figure 1. As we see,

les amplificateurs 56, 73 et l'inverseur 66 de la figure 1 ont été supprimés. the amplifiers 56, 73 and the inverter 66 of Figure 1 have been removed.

Pour les éléments communs aux deux figures 1 et 2, on a utilisé les mêmes numé- For elements common to both Figures 1 and 2, the same numbers were used.

ros de référence. Sur la figure 2 le trajet de rétroaction de la sortie de l'amplificateur d'intégration 50 comprend un conducteur 78, en parallèle avec la borne de sortie 52 et le conducteur 80. Ce dernier est relié au point de jonction 82 entre deux résistances de précision 84 et 86, de valeur égale. Les autres bornes 88 et 90 des résistances sont reliées à l'accéléromètre 10 par l'intermédiaire de résistances d'isolation 64 et 76. Le signal d'erreur Lv reference ros. In FIG. 2, the feedback path of the output of the integration amplifier 50 comprises a conductor 78, in parallel with the output terminal 52 and the conductor 80. The latter is connected to the junction point 82 between two resistors of FIG. precision 84 and 86, of equal value. The other terminals 88 and 90 of the resistors are connected to the accelerometer 10 via isolation resistors 64 and 76. The error signal Lv

est transmis de l'amplificateur d'intégration 50 à l'accéléromètre 10 par l'in- is transmitted from the integration amplifier 50 to the accelerometer 10 by means of

termédiaire des résistances de précision 84 et 86. intermediate precision resistors 84 and 86.

La tension de référence est introduite par une alimentation de réfé- The reference voltage is introduced by a reference power supply.

rence à courant continu 92, qui assure une tension continue de référence stable égale à 2 V. L'alimentation 92 est de type standard permettant une conversion DC power supply 92, which provides a stable reference DC voltage equal to 2 V. The power supply 92 is of standard type allowing a conversion

de courant alternatif en courant continu. Une source de tension de l'alimenta- alternating current in direct current. A source of tension in the food

tion 92 est assurée par les bornes de tension continue 96, reliées à un inver- 92 is provided by the DC terminals 96, connected to an invert-

seur de puissance 94 qui est relié, à son tour, à un transformateur d'isolation comprenant un enroulement primaire 98 et un enroulement secondaire 100. Dans le 94, which in turn is connected to an isolation transformer comprising a primary winding 98 and a secondary winding 100. In the

montage définitif du circuit représenté sur la figure 2, les capacités de dis- final assembly of the circuit shown in FIG.

persion qui risquent de déséquilibrer le pont comprenant les condensateurs 32, 34 et les parties supérieure et inférieure de l'enroulement secondaire 26 doi- which may cause the bridge comprising the capacitors 32, 34 and the upper and lower parts of the secondary winding 26 to become unbalanced.

vent être rendues faibles et les signaux résiduels très stables. can be made weak and the residual signals very stable.

Les expressions T1 et T2 représentant le couple sont indiquées à côté de l'accéléromètre sur la figure 2. Le couple global approximatif Tl - T2 sera The expressions T1 and T2 representing the torque are indicated next to the accelerometer in FIG. 2. The approximate global torque T1 - T2 will be

le même que l'on a indiqué précédemment en décrivant le dispositif de l'art an- the same as previously indicated in describing the apparatus of the art

térieur représenté sur la figure 1, à savoir TN = 4 k AvV. Par la suppression The interior shown in FIG. 1, namely TN = 4 k AvV. By deleting

des amplificateurs 56, 73 et l'inverseur 66 de la figure 1, la présente inven- amplifiers 56, 73 and the inverter 66 of FIG. 1, the present invention

tion permet, comme le montre la figure 2, d'éliminer les inconvénients condui- tion, as shown in Figure 2, to eliminate the disadvantages

sant au manque de précision et à l'augmentation d'erreurs mentionnée cidessus. the lack of precision and the increase in errors mentioned above.

La figure 2A représente un second mode de réalisation de l'invention FIG. 2A represents a second embodiment of the invention

qui se base essentiellement sur celui de la figure 2. Par conséquent, les élé- which is essentially based on that of Figure 2. Therefore,

ments identiques sont désignés par les numéros de référence identiques. Toute- identical parts are designated by the identical reference numbers. Toute-

fois, une simplification du circuit de la figure 2 est apportée par le circuit de la figure 2A. Les résistances 84 et 86 sont supprimées et le signal Av est envoyé directement sur le conducteur 106 au point 18 de l'accéléromètre. Ce point est en parallèle avec le condensateur 108 qui assure une mise à terre du Once again, a simplification of the circuit of FIG. 2 is provided by the circuit of FIG. 2A. The resistors 84 and 86 are suppressed and the signal Av is sent directly to the conductor 106 at point 18 of the accelerometer. This point is in parallel with the capacitor 108 which ensures a grounding of the

courant alternatif en ce qui concerne le circuit de pont comprenant l'accélé- alternating current with regard to the bridge circuit including accelerating

romètre 10.Romer 10

Une autre modification concerne la mise en circuit d'une alimentation 114 qui fournit un potentiel (+) V à la plaque fixe 12, par l'intermédiaire d'une résistance 64. Un potentiel (-) V est fourni à la plaque fixe 14 par l'intermédiaire d'une résistance 76. Le transformateur de référence est mis à Another modification concerns the switching on of a power supply 114 which supplies a potential (+) V to the fixed plate 12, via a resistor 64. A potential (-) V is supplied to the fixed plate 14 through a resistor 76. The reference transformer is set to

la masse par la prise centrale de l'enroulement primaire 100. the mass by the central catch of the primary winding 100.

Le mode de réalisation représenté sur la figure 2A assure la somma- The embodiment shown in FIG. 2A provides the summation

tion de Av et des tensions de référence (+) V et (-) V dans l'accéléromètre 10, Av and reference voltages (+) V and (-) V in the accelerometer 10,

même. Le signe des sommations est changé mais l'effet global reste le même. Ce- even. The sign of the summations is changed but the overall effect remains the same. This-

la permet de supprimer les résistances de précision 84 et 86 du mode de réali- allows it to suppress the precision resistors 84 and 86 of the embodiment

sation représenté sur la figure 2. La mise à la masse du primaire 100 du trans- Figure 2. The grounding of the primary 100 of the trans-

formateur (figure 2A) représente un perfectionnement. important sur le mode de réalisation de la figure 2 en ce sens qu'elle permet la mise à la masse de l'alimentation et la suppression des résistances de précision 84 et 86. Il en résulte qu'une seule alimentation pourrait éventuellement alimenter plusieurs trainer (Figure 2A) represents a refinement. important in the embodiment of Figure 2 in that it allows the grounding of the power supply and the suppression of the precision resistors 84 and 86. It follows that a single power supply could possibly supply several

accéléromètres. Ainsi, on obtient une réduction du coût de fabrication du cir- accelerometers. Thus, a reduction in the manufacturing cost of the circuit is achieved.

cuit par la suppression des résistances de précision et on assure une sou- fired by the suppression of precision resistors and ensures

plesse d'utilisation au cas o plusieurs accéléromètres doivent être mis en oeuvre. Un troisième mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 2B. Les différences apportées par ce mode de réalisation comprennent use in case several accelerometers have to be used. A third embodiment of the invention is shown in Figure 2B. Differences brought by this embodiment include

la mise à la masse de la prise centrale 38 du transformateur 24. Le signal pré- the grounding of the central socket 38 of the transformer 24. The pre-existing signal

sent au point 18 de l'accéléromètre 10 est appliqué sur l'entrée 36 du préem- point 18 of the accelerometer 10 is applied to the input 36 of the pre-

plificateur 37, par l'intermédiaire d'un condensateur 112. Comme dans le mode de réalisation décrit ci-dessus en se référant à la figure 2A, le signal Av plifier 37, via a capacitor 112. As in the embodiment described above with reference to FIG. 2A, the signal Av

est transmis à la plaque mobile 16, en point 18, mais selon ce mode de réali- is transmitted to the movable plate 16, point 18, but according to this embodiment of

sation, le signal est transmis par l'intermédiaire d'une résistance 122. Comme dans le cas précédent, l'alimentation 114 est mise à la masse. Ainsi ce mode de the signal is transmitted through a resistor 122. As in the previous case, the power supply 114 is grounded. So this mode of

réalisation assure les mêmes avantages que celui représenté sur la figure 2A. realization provides the same advantages as that shown in Figure 2A.

La figure 3 représente un quatrième mode de réalisation de l'inven- FIG. 3 represents a fourth embodiment of the invention.

tion. Cette variante de réalisation comprend une modification du circuit de commande, permettant de supprimer les éléments décrits précédemment à propos de la figure 2, à savoir les résistances 64, 76, les condensateurs 32, 34 et le transformateur 24. Ainsi, on comprendra aisément que ce mode de réalisation permet une fabrication plus économique que le premier mode de réalisation ou tion. This variant embodiment comprises a modification of the control circuit, making it possible to eliminate the elements described previously with reference to FIG. 2, namely the resistors 64, 76, the capacitors 32, 34 and the transformer 24. Thus, it will be readily understood that this embodiment allows a more economical manufacture than the first embodiment or

l'art antérieur. Selon ce mode de réalisation, la sortie ondulée de l'alimenta- the prior art. According to this embodiment, the corrugated output of the power supply

tion de référence 92 sert de référence à courant alternatif du circuit de pont reference 92 serves as the AC reference of the bridge circuit

comprenant l'accéléromètre 10 et les résistances 84 et 86. comprising the accelerometer 10 and the resistors 84 and 86.

Un signal alternatif résultant, proportionnel aux capacités entre la plaque mobile 16 et chacune des plaques fixes 12, 14 de l'accéléromètre 10 sera prélevé au niveau du point de jonction 82 et appliqué sur le préamplificateur A resulting alternating signal, proportional to the capacitances between the movable plate 16 and each of the fixed plates 12, 14 of the accelerometer 10, will be taken at the junction point 82 and applied to the preamplifier

37, par l'intermédiaire d'un condensateur de blocage du courant continu 102. 37, via a DC blocking capacitor 102.

Le démodulateur 42 a une première entrée reliée à l'enroulement 98 pour fournir une référence à courant alternatif et une seconde entrée est reliée à la sortie du préamplificateur 37. Le signal alternatif provenant du point 82 est soumis The demodulator 42 has a first input connected to the winding 98 to provide an AC reference and a second input is connected to the output of the preamplifier 37. The AC signal from point 82 is subject

à une démodulatiQn par le démodulateur 42 et une intégration par l'amplifica- to a demodulation by the demodulator 42 and an integration by the amplification

teur d'intégration 50 qui établit en sortie un signal d'erreurs continu Av qui integrator 50 which outputs a continuous error signal Av which

est équivalent à la sortie des circuits des figures 1 et 2. is equivalent to the output of the circuits of Figures 1 and 2.

Le signal d'erreurs continu Lv est réinjecté en arrière, par l'inter- The continuous error signal Lv is reinjected backwards through

médiaire de la résistance 104, au niveau de la jonction 82 entre les résistan- resistance 104, at the junction 82 between the resistors

ces 84 et 86. Il en résulte que la tension de référence et le signal d'erreur av seront imprimés aux plaques fixes 12, 14 de l'accéléromètre 10, ce dont il résultera des forces électrostatiques provoquant des couples Tl et T2 dirigés these 84 and 86. As a result, the reference voltage and the error signal av will be printed to the fixed plates 12, 14 of the accelerometer 10, which will result in electrostatic forces causing couples Tl and T2 directed

dans des sens opposés, comme l'indique la figure. Le torque global approxima- in opposite directions, as shown in the figure. The approximate global torque

tif peut âtre exprimé comme précédemment, à savoir TN = 4 k LvV. Pour chaque This can be expressed as above, namely TN = 4 k LvV. For each

mode de réalisation, la borne de sortie portant àv peut être reliée à un cal- embodiment, the output terminal carrying v can be connected to a

culateur (non représenté) pour calculer l'accélération. culator (not shown) to calculate the acceleration.

La figure 3A représente un cinquième mode de réalisation de l'inven- FIG. 3A shows a fifth embodiment of the invention.

tion. Comme dans les cas des modes de réalisation représentés sur les figures tion. As in the case of the embodiments shown in the figures

2A et 2B, le signal àv est appliqué, par le conducteur 116, sur la plaque mo- 2A and 2B, the signal v is applied, by the conductor 116, to the motor plate

bile 16 au niveau du point 18. Comme pour les figures 2A et 2B, les résistances 84 et 86 sont supprimées. Le conducteur supérieur 118 de l'accéléromètre 10 porte un signal comprenant une composante continue plus des ondulations, alors que le conducteur inférieur 120 porte une composante continue négative sans bile 16 at point 18. As for Figures 2A and 2B, the resistors 84 and 86 are removed. The upper conductor 118 of the accelerometer 10 carries a signal comprising a DC component plus ripples, while the lower conductor 120 carries a negative DC component without

ondulations. En outre, comme pour les modes de réalisation précédents, l'ali- undulations. In addition, as in the previous embodiments, the food

mentation 114 est mise à la masse.tion 114 is grounded.

On fait remarquer ici que, bien que le coût de fabrication du cir- It is noted here that, although the cost of manufacturing the

cuit de la figure 3 soit avantageux, sa conception assure moins de souplesse bake of Figure 3 is advantageous, its design provides less flexibility

que le mode de réalisation de la figure 2. Le trajet de retour du courant alter- that the embodiment of Figure 2. The return path of the alternating current

natif comprenant le condensateur 102 et l'amplificateur d'intégration 50 peut limiter les caractéristiques de rétroaction dans la mesure o on se trouve dans l'obligation d'utiliser des filtres de conception classique pour supprimer les native device comprising the capacitor 102 and the integration amplifier 50 may limit the feedback characteristics to the extent that we are obliged to use filters of conventional design to remove the

oscillations autour de ce trajet.oscillations around this path.

Dans chacun des modes de réalisation représentés sur les figures 2, 2A, 2B, 3 et 3A, un réseau de changement d'échelle peut être éventuellement utilisé mais on ne l'a pas représenté. Dans les accéléromètres électrostatiques, un problème connu concerne la sensibilité de la polarisation à de petits défauts In each of the embodiments shown in Figures 2, 2A, 2B, 3 and 3A, a scale change network may optionally be used but not shown. In electrostatic accelerometers, a known problem concerns the sensitivity of the polarization to small defects

d'ordre mécanique. Cette sensibilité augmente avec des augmentations de la ten- mechanical order. This sensitivity increases with increases in

sion continue de référence. Il est par conséquent souhaitable de maintenir la tension de référence à un niveau bas. En prévoyant un réseau de changement d'échelle, il est possible de maintenir la tension de référence à un niveau bas pendant un fonctionnement normal. Le réseau permettant de changer d'échelle peut comprendre un circuit de détection de seuil de conception classique qui génère un signal discret lorsque sa sortie dépasse un seuil prédéterminé. Lorsque le signal est reçu par l'alimentation en tension de référence, l'alimentation peut continuous reference. It is therefore desirable to maintain the reference voltage at a low level. By providing a scaling network, it is possible to keep the reference voltage low during normal operation. The network for scaling may include a conventional design threshold detection circuit that generates a discrete signal when its output exceeds a predetermined threshold. When the signal is received by the reference voltage supply, the power supply can

être conçue pour passer à une valeur différente, changeant de ce fait le fac- be designed to move to a different value, thereby changing the

teur d'échelle de l'accéléromètre. scale of the accelerometer.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées It goes without saying that many changes can be made

au circuit décrit et représenté sans pour autant sortir du cadre de l'inven- circuit described and represented without departing from the scope of the invention.

tion.tion.

Claims

1. Control circuit of an electrostatic capacitive accelerometer

which includes two fixed plates and an intermediate movable plate,

in that it comprises: a reference DC voltage source (92) a plurality of resistance elements connected to one another and to their terminals

external to the output of the power supply for the purpose of generating voltages

hold on them;

phase-sensitive demodulation means (42) of which a first

first input is connected to a reference AC voltage source and

a second input is connected to the accelerometer (10) to detect

capacitive balances of it;

integration means (50) connected to the output of the means for de-

modulation (42) to produce a signal corresponding to the integral of the imbalance.

free capacitive; feedback means driving the integral signal to the junction between the resistance members; means connecting the fixed plates (12, 14) of the accelerometer (10) to the outer terminals of the resistance members; and terminal means (52) connected to the output of the integration means

(50) to allow the integral signal to be measured.

2. Control circuit according to claim 1, characterized in that

that the reference AC voltage is taken from a terminal of a transfor-

generator (24), a secondary winding (26) of this transformer (24) being

connected to the fixed plates (12, 14) of the accelerometer (10), and in that means are connected between a central socket (38) of the secondary winding (26) and

the second input of the phase sensitive demodulator (42).

3. Control circuit according to claim 1, characterized in that

that the plurality of interconnected resistance elements comprises two resis-

(84, 86), of equal resistance, connected to each other

of the junction (82).

4. Control circuit according to claim 1, characterized in that a resistor is interposed between the output of the integration means (50)

and the junction (82) of the resistance elements for producing an alternating voltage

native waved on these, voltage that serves as an alternative voltage source

reference of the demodulation means (42).

Control circuit according to claim 4, characterized in that

that the plurality of interconnected resistance elements comprises two resis-

(84, 86), of equal resistance, interconnected at the level of

of the junction (82).

6. Control circuit of an electrostatic capacitive accelerometer

which includes two fixed plates and an intermediate movable plate,

characterized in that it comprises: a reference DC voltage source (92) two resistors (84, 86) of substantially equal resistance connected

between them at a junction (82), the external terminals of these resis-

connected to the power supply (92)

a transformer (24) providing an alternating reference voltage

ence at its primary winding; the secondary winding (26) of this transformer being connected to the accelerometer (10) via respective DC blocking capacitors (32, 34);

means connecting the external terminals of the resistors to the acceleration

rometer (10); a phase sensitive demodulator (42) having a first input (46) connected to the primary of the transformer and a second input (44)

is connected to a central socket (38) of the secondary winding (26) to de-

to detect capacitive imbalances; means (50) connected to the output of the demodulator responsive to

phase (42) for the integration of the output signals corresponding to a

general associated with the integral of the capacitive imbalance of the feedback means driving the integral signal at the junction (82) between the resistors (84, 86); and

a terminal (52) connected to the output of the integration means for

to measure the integral signals.

7. Control circuit according to claim 6, characterized in that it further comprises a preamplifier (37) connected between the central plug

(38) and the input (44) of the demodulator (42).

8. Control circuit according to claim 7, characterized in that it further comprises inversion means (94) inductively coupled to the

DC power reference source (92) for isolating

DC current at the input of the reference source.

he

9. A control circuit for an electrostatic capacitive accelerometer which comprises two fixed plates and an intermediate movable plate, characterized in that it comprises: a reference source for direct current supply (92) of the inverting means (94). ) inductively coupled to the reference source to provide DC isolation at the input of the source; two resistances (84, 86) of substantially equal resistance connected to one another at a junction (82), the external terminals of the resistors being connected to the power supply (92) of the means connecting the external terminals of the resistors in parallel to the plate fixed accelerometer; a phase sensitive demodulator (42) having a first input connected to the junction (82) and a second input of which is connected to the inverting means (94), the demodulator (42) detecting a capacitive imbalance of the accelerometer (10); means (50) connected to the output of the demodulator responsive to

phase (42) for the integration of output signals corresponding to a

general associated with capacitive imbalances; a feedback resistor (104) interposed between the output of the integration means (50) and the junction (82); and a terminal connected to the output of the integration means to enable

to measure the integral signal.

10. Control circuit according to claim 9, characterized in that it further comprises a preamplifier (37) connected between the central jack

and the input of the demodulator (42).

11. Control circuit of an electrostatic capacitive accelerometer

which includes two fixed plates and an intermediate movable plate,

characterized in that it comprises: a reference DC voltage source (92)

means connecting the inputs of this circuit to said source for

to draw positive and negative potentials at the output;

phase-sensitive demodulation means (42) of which a first

first input is connected to a reference AC voltage source and

a second input of which is connected to the accelerometer (10) for detecting

capacitive sequances of it;

integration means connected to the output of the demodulation means

tion (42) to produce a signal corresponding to the integral of the capacitive imbalance; feedback means driving the integral signal to the movable plate (16); means connecting the fixed plates (12, 14) of the accelerometer (10) to corresponding positive and negative positive potentials; and terminal means connected to the output of the integration means

to allow to measure the integral signal.

Control circuit according to claim 11, characterized in that

that the reference AC voltage is taken from a terminal of a transfor-

generator, with a secondary winding of this transformer being connected to the

fixed probes (12, 14) of the accelerometer (10).